3.3 CPU 的常用技术（练习）-《计算机原理》(电工版第五版) 同步精品课堂

CPU 的常用技术 一、名词解释 1. 复杂指令系统计算机（CISC） 2. 精简指令系统计算机（RISC） 二、单项选择题 1. 提高 CPU 速度的常用方法不包括（ ） A. 优化指令集 B. 降低处理单元每个工作单元的效率 C. 配置更多的工作单元或新的运行方式来增加并行处理能力 D. 缩短运行的时钟周期及增加字长 2. 复杂指令系统计算机（CISC）的特点是（ ） A. 指令数目少，指令执行周期短 B. 指令复杂，编程方便高效，但实现难度和出错概率大 C. 选用简单指令，计算机结构合理 D. 指令长度和指令周期进一步缩短 3. 精简指令系统计算机（RISC）选用的指令是（ ） A. 使用频率最高的一些简单指令，以及很有用又不复杂的指令 B. 复杂的指令 C. 所有指令 D. 很少使用的指令 4. 超长指令字（VLIW）技术是（ ） A. 一种单指令流. 单操作码. 单数据的系统结构 B. 一种单指令流. 多操作码. 多数据的系统结构 C. 一种多指令流. 单操作码. 多数据的系统结构 D. 一种多指令流. 多操作码. 单数据的系统结构 5. 流水线技术的核心思想是（ ） A. 增加 “工人” 的数量 B. 提高每个 “操作工人” 的效率 C. 让每个装配工人从事多个环节的工作 D. 减少指令的执行周期数 6. 超标量技术是通过（ ）来提高计算机处理速度的。 A. 提高 CPU 部件的重叠使用效率 B. 增加 “工人” 的数量，即重复设置大量处理单元 C. 缩短运行的时钟周期 D. 增加字长 7. MMX 指令集由（ ）开发。 A. Intel 公司 B. AMD 公司 C. Motorola 公司 D. Apple 公司 8. 3DNow! 指令集的作用是（ ） A. 提高 CPU 对 3D 数据的处理能力 B. 缓解 CPU 与三维图形加速卡之间在三维图像建模和纹理数据取用中的传输瓶颈 C. 提供全新的 “处理单元分离模式” D. 加速矩阵的计算功能 9. SSE 指令集共有（ ）条指令。 A. 57 B. 21 C. 70 D. 162 10. 多内核技术是指（ ） A. 在一个芯片上集成多个微处理单元核心 B. 采用多颗相同型号并且能够支持 SMP 技术的 CPU 组成一套系统 C. 让多个 CPU 共享内存子系统及总线结构 D. 使系统将任务队列对称地分布于多个 CPU 之上 三、判断题 1. 复杂指令系统计算机（CISC）现在仍然广泛存在。（ ） 2. 精简指令系统计算机（RISC）选用所有指令来提高运行速度。（ ） 3. 超长指令字（VLIW）技术可以使编译程序把多个能并行执行的操作组合成一条超长指令，控制多个功能部件并行工作。（ ） 4. 超标量技术和流水线技术的原理相同，都是提高 CPU 部件的重叠使用效率。（ ） 5. MMX 指令集现在仍然是主流的指令集。（ ） 四、简答题 1. 简述提高 CPU 速度的常用方法。 2. 比较复杂指令系统计算机（CISC）和精简指令系统计算机（RISC）的特点。 3. 介绍与并行处理相关的技术及其特点。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ CPU 的常用技术 一、名词解释 1. 复杂指令系统计算机（CISC） 【答案】复杂指令系统是指通过采用在指令系统中增加更多的指令，以及让每条指令完成更复杂的工作，来提高操作系统的效率的指令系统。用这样的指令系统构成的计算机系统称为复杂指令系统计算机（CISC，Complex Instruction Set Computer）。 2. 精简指令系统计算机（RISC） 【答案】着眼于减少指令的执行周期数，简化指令使计算机结构更加合理，并提高运行速度的计算机系统。它选用使用频率最高的一些简单指令，以及很有用又不复杂的指令，使得指令数目减少，从而使指令的长度和指令周期进一步缩短。 二、单项选择题 1. 提高 CPU 速度的常用方法不包括（ ） A. 优化指令集 B. 降低处理单元每个工作单元的效率 C. 配置更多的工作单元或新的运行方式来增加并行处理能力 D. 缩短运行的时钟周期及增加字长 【答案】B 【解析】提高速度的常用方法主要有优化指令集. 提高处理单元每个工作单元的效率. 配置更多的工作单元或新的运行方式来增加并行处理能力. 缩短运行的时钟周期及增加字长等，降低处理单元效率不能提高速度，所以选 B。 2. 复杂指令系统计算机（CISC）的特点是（ ） A. 指令数目少，指令执行周期短 B. 指令复杂，编程方便高效，但实现难度和出错概率大 C. 选用简单指令，计算机结构合理 D. 指令长度和指令周期进一步缩短 【答案】B 【解析】复杂指令系统通过增加更多指令和让每条指令完成更复杂工作来提高操作系统效率，使编程方便高效，但随着计算机功能增强，指令越来越复杂，实现难度和出错概率大大增加，A. C. D 选项是精简指令系统计算机（RISC）的特点，所以选 B。 3. 精简指令系统计算机（RISC）选用的指令是（ ） A. 使用频率最高的一些简单指令，以及很有用又不复杂的指令 B. 复杂的指令 C. 所有指令 D. 很少使用的指令 【答案】A 【解析】RISC 选用使用频率最高的一些简单指令，以及很有用又不复杂的指令，使得指令数目减少，所以选 A。 4. 超长指令字（VLIW）技术是（ ） A. 一种单指令流. 单操作码. 单数据的系统结构 B. 一种单指令流. 多操作码. 多数据的系统结构 C. 一种多指令流. 单操作码. 多数据的系统结构 D. 一种多指令流. 多操作码. 单数据的系统结构 【答案】B 【解析】超长指令字技术是一种单指令流. 多操作码. 多数据的系统结构，它可使编译程序把多个能并行执行的操作组合成一条超长指令，控制多个功能部件并行工作，所以选 B。 5. 流水线技术的核心思想是（ ） A. 增加 “工人” 的数量 B. 提高每个 “操作工人” 的效率 C. 让每个装配工人从事多个环节的工作 D. 减少指令的执行周期数 【答案】B 【解析】流水线技术把复杂的装配过程分解成简单工序，让每个装配工人只专门从事其中一个环节，提高每个 “操作工人” 的效率，从而加快整体速度，A 选项是超标量技术的特点，C 选项与流水线技术核心思想相悖，D 选项是精简指令系统的目的，所以选 B。 6. 超标量技术是通过（ ）来提高计算机处理速度的。 A. 提高 CPU 部件的重叠使用效率 B. 增加 “工人” 的数量，即重复设置大量处理单元 C. 缩短运行的时钟周期 D. 增加字长 【答案】B 【解析】超标量技术通过重复设置大量的处理单元，并按一定方式连接起来，在统一控制部件控制下并行操作来完成不同任务，是通过增加 “工人” 数量提高处理速度，A 选项是流水线技术的作用，C. D 选项是提高 CPU 速度的其他方法，所以选 B。 7. MMX 指令集由（ ）开发。 A. Intel 公司 B. AMD 公司 C. Motorola 公司 D. Apple 公司 【答案】A 【解析】MMX 指令集由 Intel 公司开发，包括 57 条指令，允许 CPU 同时对 2 个. 4 个甚至 8 个数据进行并行处理，所以选 A。 8. 3DNow! 指令集的作用是（ ） A. 提高 CPU 对 3D 数据的处理能力 B. 缓解 CPU 与三维图形加速卡之间在三维图像建模和纹理数据取用中的传输瓶颈 C. 提供全新的 “处理单元分离模式” D. 加速矩阵的计算功能 【答案】B 【解析】3DNow! 指令集由 AMD 公司开发，包括 21 条新指令，用来缓解 CPU 与三维图形加速卡之间在三维图像建模和纹理数据取用中的传输瓶颈，A 选项是 MMX 指令集最初目的，C 选项是 SSE 指令集的特点，D 选项是 AltiVec 指令单元的作用，所以选 B。 9. SSE 指令集共有（ ）条指令。 A. 57 B. 21 C. 70 D. 162 【答案】C 【解析】SSE 指令集共有 70 条指令，其中包含 50 条 SIMD（单指令多数据）浮点指令. 12 条全新 MMX 指令和 8 条系统内存数据流传送优化指令，所以选 C。 10. 多内核技术是指（ ） A. 在一个芯片上集成多个微处理单元核心 B. 采用多颗相同型号并且能够支持 SMP 技术的 CPU 组成一套系统 C. 让多个 CPU 共享内存子系统及总线结构 D. 使系统将任务队列对称地分布于多个 CPU 之上 【答案】A 【解析】多内核技术是指在一枚处理单元中集成两个或多个完整的计算引擎（内核），即在一个芯片上集成多个微处理单元核心，B. C. D 选项是多路技术的相关内容，所以选 A。 三、判断题 1. 复杂指令系统计算机（CISC）现在仍然广泛存在。（ ） 【答案】× 【解析】随着计算机功能的增强，CISC 的指令越来越复杂，实现难度和出错概率大大增加，现在，纯粹意义上的 CISC 几乎不存在了，所以该说法错误。 2. 精简指令系统计算机（RISC）选用所有指令来提高运行速度。（ ） 【答案】× 【解析】RISC 选用使用频率最高的一些简单指令，以及很有用又不复杂的指令，而不是所有指令，所以该说法错误。 3. 超长指令字（VLIW）技术可以使编译程序把多个能并行执行的操作组合成一条超长指令，控制多个功能部件并行工作。（ ） 【答案】√ 【解析】超长指令字技术是一种单指令流. 多操作码. 多数据的系统结构，可使编译程序在编译时把多个能并行执行的操作组合在一起，成为一条有多个操作段的超长指令，然后由这条超长指令控制 CPU 中多个互相独立工作的功能部件，所以该说法正确。 4. 超标量技术和流水线技术的原理相同，都是提高 CPU 部件的重叠使用效率。（ ） 【答案】× 【解析】流水线技术是依靠提高每个 “操作工人” 的效率来提高整体效率，提高 CPU 部件的重叠使用效率；而超标量技术是通过重复设置大量的处理单元，增加 “工人” 数量来提高计算机处理速度，二者原理不同，所以该说法错误。 5. MMX 指令集现在仍然是主流的指令集。（ ） 【答案】× 【解析】MMX 指令集最初用于提高 CPU 对 3D 数据的处理能力，但 3D 技术更需要浮点运算，随后出现的 3DNow!. SSE 和用于 Apple 公司计算机的 AltiVec 指令系统很快便让 MMX 指令集成为了历史，所以该说法错误。 四、简答题 1. 简述提高 CPU 速度的常用方法。 【答案】提高 CPU 速度的常用方法主要有： · 优化指令集。 · 提高处理单元每个工作单元的效率。 · 配置更多的工作单元或新的运行方式来增加并行处理能力。 · 缩短运行的时钟周期及增加字长等。 2. 比较复杂指令系统计算机（CISC）和精简指令系统计算机（RISC）的特点。 【答案】 · 复杂指令系统计算机（CISC）：通过在指令系统中增加更多指令，让每条指令完成更复杂工作来提高操作系统效率。其优点是编程方便高效；缺点是随着计算机功能增强，指令越来越复杂，实现难度和出错概率大大增加，现在纯粹意义上的 CISC 几乎不存在了。 · 精简指令系统计算机（RISC）：着眼于减少指令的执行周期数，选用使用频率最高的一些简单指令以及很有用又不复杂的指令，使得指令数目减少，指令长度和指令周期进一步缩短，计算机结构更加合理，运行速度提高。 3. 介绍与并行处理相关的技术及其特点。 【答案】与并行处理相关的技术主要有： · 超标量技术：通过重复设置大量的处理单元，并按一定方式连接起来，在统一的控制部件控制下，通过并行操作来完成各自分配的不同任务。它是通过典型的资源重复设置来提高计算机处理速度的方法，从某种程度上讲是阵列处理机的一种典型的应用。 · 向量处理技术：通常把一串相互独立的数称为向量，一组数的运算称为向量处理，一条向量指令可以处理多个甚至多对操作数，需要相应的向量处理单元和数据表示。具体包括： · MMX 指令集：由 Intel 公司开发，包括 57 条指令，允许 CPU 同时对 2 个. 4 个甚至 8 个数据进行并行处理，最初用于提高 CPU 对 3D 数据的处理能力，但后来被其他指令系统取代。 · 3DNow! 指令集：由 AMD 公司开发，包括 21 条新指令，用来缓解 CPU 与三维图形加速卡之间在三维图像建模和纹理数据取用中的传输瓶颈，致力于提高个人计算机在三维图形. Internet VRML. AC - 3 杜比环绕音效处理以及其他浮点运算密集型应用程序上的处理能力。 · SSE 指令集：由 Intel 开发，共有 70 条指令，通过 8 个全新的 128 位单精度寄存器，能同时处理 4 个单精度浮点变量，提供了全新的 “处理单元分离模式”。 · AltiVec 指令单元：由 Motorola 公司生产的 7400 处理单元提供，用于 Apple 公司 G4 计算机上，有 162 条单指令和多数据（SIMD）处理能力，用于加速矩阵的计算功能，一次处理 128 位的数据，数据可按 3 种方法分配。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $